使用 C 创建调试器

Question

我被要求用 C 编写一个程序，它应该调试另一个 C 语言的程序，然后将每一行、循环或函数的每个变量的值存储在日志文件中。

我一直在网上搜索，找到了有关使用 gdb 进行调试的文章。

我能否为此目的在我的程序中以某种方式使用 GDB，然后逐行存储每个变量的值。

我有 C/C++ 的基础知识，所以请简单地回答。

谢谢

Answer 1

调试器依赖于硬件的某些特殊功能，这些功能必须由操作系统公开(如果有的话)。

基本思想是，硬件被配置为在目标程序的每条指令之后，或者在某些类型的指令(例如系统调用)之后，或者那些遇到硬件的指令之后，将控制转移到调试器 stub 断点条件。通常这看起来像是中断、主管异常等 - 非常特定于平台的细节。

如评论中所述，在 Linux 上，您使用内核的 ptrace 功能与硬件和内核提供的调试器支持进行交互，抽象出许多硬件独有的细节并管理权限问题。通常，您必须是与正在调试的进程相同的用户 ID，或者是 super 用户 (root)。 Linux 的 ptrace 还为您提供了间接访问目标应用程序的内存(字面意思是 地址空间)的能力，这对调试器功能至关重要，而您通常无法从其他用户模式程序执行这些操作在多任务操作系统上。

其他操作系统会有不同的方法。一些嵌入式目标使用调试器，通过几根电线将您的开发机器连接到嵌入式板。在其他情况下，硬件中内置的调试功能由目标处理器上运行的小程序管理，然后通过串行或网络端口与驻留在开发机器上的完整调试器程序对话。

像 GDB 这样的程序可以做的不仅仅是设置调试停止条件、转储寄存器和转储程序指令等基本操作。它的大部分代码处理基于编译器可选地留下的调试元数据来注释它显示的内容，返回堆栈框架，并为用户提供强大的工具来配置所有这些 - 当然它在目标中完成大部分工作 -独立的方式，目标唯一代码主要局限于几个可互换的目录。

您确实可以从另一个程序“驱动”GDB——许多 GUI 类型的调试器正是这样做的，它们作为 GDB 的图形前端存在。但是，如果您被指派编写调试器，那么这样做可能与您的任务一致，也可能不一致。